생물은 환경에 적응하며 살고 있다. 따라서 온도가 낮은 겨울에는 활동을 하지 못하는 생물이 있다. 이러한 생물들은 색다른 방법으로 겨울을 보내다가 봄철에 날씨가 따뜻해지면 다시 활동을 개시한다. 이것을 겨울나기 또는 겨울잠이라고 한다.
식물의 겨울나기
열대지방의 식물은 일 년 내내 자라고 있다. 그러나 사계절의 구별이 뚜렷한 난대로부터 한대에 이르러 추운 지방의 생물은 그대로 말라죽는다. 따라서 다음과 같은 방법으로 겨울을 난다.
① 잎을 모두 떨어뜨리고 겨울눈을 만든다.
광합성을 하기에 적당하지 않은 가을이 되었는데도 여름처럼 땅속에 있는 물을 쭉쭉 빨아올리면 영양분은 만들지 못하고 물만 내보내기 때문에 나무가 죽을 수도 있다. 더구나 잎이 있으면 부족한 물이 계속 잎을 통해 증발하니 더더욱 물이 부족해진다. 그래서 나무는 잎을 떨어뜨리기 위해 물과 무기 양분이 잎으로 가는 길을 막는다. 이 과정에서 엽록소가 파괴되어 단풍이 든다.
나무들은 봄에 다시 싹을 틔울 잎을 미리 준비해 둔다. 식물은 잎이 떨어지기 전인 여름에 미리 겨울눈을 만들어 두는데, 개나리는 5월에 미리 겨울눈을 만들어 둔다. 이듬해에 잎을 만들고 꽃을 피우려면 겨울눈이 꼭 필요하기 때문에 양분이 많을 때 미리 만드는 것이다.
추운 겨울을 지내는 동안에는 겨울눈이 얼거나 매서운 바람에 마르지 않는 것이 중요하기 때문에 목련, 벽오동 등은 가느다란 솜털이 잔뜩 달린 껍질로 겨울눈을 보호한다. 동백나무, 아카시아, 벚나무 등은 여러 겹의 단단한 비늘로 겨울눈을 싸고 있다.
② 땅 위의 줄기가 말라죽고 땅 속 줄기로부터 땅 위쪽에 뿌리잎을 만드는 것으로 쑥, 왜쑥부쟁이 등이 있다. 또 고추나무 등은 땅 속에 겨울눈을 만들어 겨울을 난다.
③ 봉숭아나 벼, 옥수수, 해바라기, 코스모스 같은 한해살이식물은 씨를 뿌리고 싹이 트고, 자라고, 꽃을 피우고 다시 씨를 맺는 일이 일 년 안에 모두 일어난다. 이런 식물들은 겨울이 오기 전에 모두 말라죽는다.. 대신 씨는 바람도 불지 않고, 기온도 더 따뜻한 땅속에 묻혀서 겨울을 난다. 씨로 추운 겨울을 나는 것이다. 이듬해 봄이 되면 씨에서 싹이 터져 나와 다시 새로운 한살이를 시작한다.
여러해살이식물인 달리아, 튤립은 겨울이 되면 줄기, 잎, 꽃은 죽지만 뿌리는 살아 있다. 땅속에서 양분을 저장해 둔 알뿌리로 겨울을 난다.
④ 따뜻한 땅에 붙어 자라기
민들레, 냉이 등은 겨우내 최대한 잎을 땅에 가까이 대고 햇빛을 조금이라도 더 받기 위해 잎을 쫙 펼치고 납작하게 땅에 붙어 있는다. 땅바닥은 땅 위 높은 곳보다 바람도 덜 불고 덜 춥기 때문이다. 겨울이 지나 봄이 오면 땅에 붙였던 잎을 세우고, 새로운 줄기와 잎을 내면서 자란다.
동물의 겨울나기
① 겨울잠을 자는 동물들
개구리, 뱀 같은 파충류는 가을까지 몸속에 영양을 저축하고 땅 속으로 들어가 겨울잠을 잔다. 삵쾡이나 박쥐도 겨울잠을 잔다. 또 곰도 굴 속에 틀어박혀 있는 수가 있다. 달팽이 등도 껍데기 속에서 겨울잠을 잔다. 특히 박쥐나 뱀은 떼를 지어 겨울잠을 잔다.
겨울잠에 든 동물들의 활력 징후는 각성상태, 또 단순히 잠을 자는 상태의 동물과 완전히 다르다(활력징후란 생물이 살아있음을 표시하는 몇 가지 지표를 의미한다. 심박수, 호흡수, 체온 등이 해당한다.). 겨울잠에 들었다 깨어난 동물은 겨울잠에 들기 전의 상태로 돌아가기 위해 며칠에서 길게는 몇 주 동안의 회복 기간이 필요하다.
겨울잠에 들었을 때 나타나는 가장 큰 변화는 바로 체온이 큰 폭으로 떨어지고 대사작용이 매우 느려지는 것이다. 겨울잠에 들어간 동물의 체온은 주변 기온과 함께 변한다.
심박수는 동면에 들기 전 상태에 비해 2.5%까지도 떨어질 수 있다. 다람쥐의 경우가 그러한데, 평소에는 분당 200회 정도 뛰던 심장이 겨울잠에 들면 5번밖에 뛰지 않는다. 호흡수는 평소의 절반까지도 떨어질 수 있으며, 어떤 동물은 겨울잠을 자는 동안 아예 숨을 안 쉬기도 한다. 겨울잠을 자는 동안에는 공급할 수 있는 산소의 양이 엄청나게 줄어들기 때문에 이 상태에서 살아남기 위해서는 반드시 호흡수를 줄여야만 한다.
겨울잠을 자는 동물은 화장실도 안 간다는 점이다. 에너지를 몸에 축적해 둔 체지방을 태워서 얻기 때문에 소화관으로는 아무것도 지나가지 않지만 에너지를 만드는 과정에서 오줌을 만드는 요소가 계속 발생하는데, 어떻게 오줌도 안 누고 버틸 수 있을까? 겨울잠을 자는 동물의 몸에서는 요소가 계속 재활용된다. 곰의 경우 요소를 분해하여 단백질을 구성하거나 에너지로 사용할 수 있는 아미노산을 만들어낸다.
② 털갈이하는 동물들
짐승이나 새들은 살갗 밑에 굳기름이 많아지거나 털 깃털이 증가하여 몸의 온도를 보호하고 있다. 털이나 깃털은 봄 가을철에 빠지는 것이 많고 겨울에 색이 변하는 것도 있다.
겨울잠에 들기 전 동물의 몸속에서 분비되는 호르몬에 변화가 생긴다. 대표적으로 잠을 조절하는 데도 역할을 하는 멜라토닌의 분비량이 늘어난다. 멜라토닌은 동물이 잠에 빠져든 것 같은 상태를 유지시킬 뿐 아니라, 겨울철 동물의 털갈이를 일으키기도 한다. 북극곰, 여우 등
③ 철새와 물고기
철새들처럼 따뜻한 남쪽 나라로 순록처럼 먹이를 찾아 이동하는 경우이다. 새, 물고기류는 생활하기에 알맞은 곳으로 옮아가는 것도 있다.
곤충의 겨울나기
곤충들은 알로서 겨울을 넘기는 것(메뚜기, 귀뚜라미), 애벌레로 넘기는 것(사마귀, 딱정벌레), 번데기로 넘기는 것(두꺼비류) 등이 있다. 또 엄지벌레(성충)로 겨울을 넘기는 경우도 있다. 꿀벌, 애검노린재처럼 한군데에 많이 모여 추위를 막고 있는 것도 있다.